CC BY
2УДК 621.359.4
В.В. Юркин, В.В. Волков, Б.В. Жеребцов, Л.н. Андреев
ФГБОУ ВПО “Государственный аграрный университет Северного Зауралья “,
г. Тюмень
П
продуктивности и энергоэффективности животноводческих предприятий за счет использования системы рециркуляции вентиляционного воздуха с его очисткой и обеззараживанием
овышение
Вследствие больших выбросов в окружающую среду различных загрязнений и тепловой энергии современное промышленное животноводство столкнулись с рядом серьезных проблем, без решения которых невозможно дальнейшее успешное развитие данных отраслей. Рассмотрена проблема очистки и обеззараживания воздуха, решение которой позволит осуществить:
- энерго- и ресурсосбережение;
- защиту комплексов от проникновения и распространения инфекционных заболеваний аэрогенным путем;
- защиту окружающей среды в зоне размещения животноводческих комплексов.
Ключевые слова: электрофильтр, очистка воздуха, энергосбережение, вредные газы, пыль, рециркуляция, снижение заболеваний.
Несмотря на значительные трудности и проблемы, с которыми сталкивается мясное животноводство России, отрасль по-прежнему сохраняет значительный потенциал для роста и интенсивного развития. Современные технологии мясного животноводства индустриального типа позволяют в короткие сроки не только количественно увеличить объемы отечественного производства мяса, но и снизить его себестоимость. В условиях худших, чем в зарубежных странах: высокой стоимости кормов, энергоносителей и низкого уровня заработной платы - продукция отечественного мясного животноводства сможет обладать не только абсолютной конкурентоспособностью по сравнению с импортом, но и потенциалом для экспорта [1, 2].
Таким образом, развитие мясного животноводства является естественным, объективно обусловленным, экономически и социально выгодным и наиболее перспективным направлением возрождения мясного комплекса России.
Для индустриальных методов ведения животноводства характерна высокая концентрация и плотность размещения животных. Вследствие этого внутри животноводческих помещений в результате жизнедеятельности животных воздух загрязняется аммиаком, сероводородом, углекислым газом, органическими соединениями и пылью, концентрация которых,
Введение
как правило, значительно превышает предельно допустимые концентрации (ПДК). В результате увеличивается падеж, снижается прирост массы и сохранность животных, возрастает риск распространения аэрогенных инфекций. [3].
В настоящее время снижение уровня вредных примесей в воздухе животноводческих комплексов до рекомендованных значений осуществляется за счет механической принудительной приточно-вытяжной вентиляции. При этом в воздушный бассейн комплексов непрерывно выбрасывается большое количество различных загрязнений.
С вытяжным воздухом в окружающую среду выбрасывается огромное количество тепловой энергии, т.к. в переходный и холодный периоды года нагнетаемый в животноводческие помещения воздух необходимо подогревать (на данные цели тратится 60-80 % всей тепловой энергии, расходуемой в комплексах), и если учесть, что отопительный сезон на большей части территории России длится шесть - девять месяцев, то важность проблемы потерь тепловой энергии становится очевидной.
Методика исследований
Одним из наиболее перспективных способов повышения экономичности ВОС является утилизация теплоты, удаляемой из помещения с вентиляционным воздухом. Непосредственное применение теплообменников для утилизации теплоты животноводческих помещений не нашло широкого распространения из-за ряда недостатков (низкий КПД, быстрое ухудшение эксплуатационных характеристик в процессе работы).
Рециркуляция воздуха - один из способов утилизации теплоты животноводческого помещения. Однако при этом происходит накопление пыли, микроорганизмов и вредных газов в воздушной среде помещения, а также влаги и углекислого газа. Поэтому необходимо применять схему рециркуляции воздуха с его высокоэффективной очисткой от вышеперечисленных компонентов.
При рассмотрении вопроса очистки и дезинфекции рециркуляционного воздуха животноводческих помещений рекомендуется обязательная очистка такого воздуха с эффективностью не менее 90% от частиц размером 1 мкм и более. Рециркуляционный фильтр должен обладать большей пылеемкостью (т.к. концентрация пыли и вредных аэрозолей в рециркуляционном воздухе в большинстве случаев на два и более порядка выше, чем в наружном воздухе), а также обладать непрерывной регенерацией. Рециркуляционный воздух, кроме очистки от пыли и микроорганизмов, желательно ионизировать легкими отрицательными аэроионами №(3...5)-109 ион/м3 и очищать от вредных газовых составляющих (аммиака, сероводорода, углекислого газа) [4].
В связи с многообразием требований, предъявляемых к воздушным фильтрам, разработано большое количество конструкций фильтров и фильтрующих элементов [5]. Основными показателями воздушных фильтров являются их эффективность, удельная воздушная нагрузка, сопротивление и пылеемкость [6].
Сравнение технических характеристик фильтров показало, что наиболее полно зоотехническим требованиям к установкам очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха в животноводческих комплексах отвечают электрофильтры.
Электрофильтры по сравнению с другими фильтрами имеют ряд несомненных преимуществ:
• низкое аэродинамическое сопротивление;
• высокая степень очистки от пыли, микроорганизмов и вредных газов;
• способность улавливать частицы размером 10.0,01 мкм и менее;
• возможность регенерации фильтрующего элемента;
• возможность автоматизации всех процессов очистки;
• малое собственное потребление электроэнергии;
• низкая себестоимость очистки.
Однако разработанные и выпускаемые в нашей стране воздушные электрофильтры относительно дороги, не дают максимально возможного экономического эффекта, не отвечают в полной мере всем зоотехническим требованиям, предъявляемым промышленным
животноводством к данным установкам, и нуждаются в квалифицированном обслуживании. Необходимо учесть и то обстоятельство, что выбор конструктивных и режимных параметров электрофильтра во многом зависит от физико-химических свойств улавливаемой пыли.
Таким образом, для получения максимально возможного эффекта от внедрения систем фильтрации рециркуляционного воздуха необходима разработка и исследование электрофильтров, которые бы наиболее полно отвечали всем зоотехническим и технологическим требованиям промышленного животноводства, были просты и надежны в эксплуатации [7].
В основу действия электрофильтра положен коронный разряд, в поле которого происходит зарядка взвешенных в очищаемом воздухе частиц и их оседание на осадительных электродах под действием электрических сил. Одним из побочных продуктов коронного разряда является озон. При прохождении очищаемого воздуха через электрофильтр все вредно действующие газовые компоненты окисляются озоном. Из литературы известно, что аммиак, являющийся одним из самых вредных газов животноводческого помещения, хорошо растворяется в воде. Учитывая это, мы предлагаем увеличить эффективность электрофильтра по очистке и обеззараживанию рециркуляционного воздуха с помощью использования эффекта поглощения водой аммиака.
С учетом вышесказанного нами разработан специальный мокрый однозонный электрофильтр (МЭФ) (патент на изобретение № 2343362), конструкция которого представлена на рис. 1.
Конструкция данного электрофильтра позволяет непрерывно очищать осадительные электроды от осевшего аэрозоля, а также очищать фильтруемый воздух от вредных газовых составляющих за счет озона и жидкости, покрывающей осадительные электроды.
Результаты исследований
Комплексные лабораторные и производственные испытания опытного образца мокрого однозонного электрофильтра показали, что эффективность очистки от пылевых частиц размером 1 мкм и более превысила 97%, эффективность очистки от микроорганизмов составила 70%, эффективность очистки воздуха от аммиака - 83,8 %.
поток очищаемого воздуха
Рис. 1. Конструкция мокрого однозонного электрофильтра.
1 - верхняя часть корпуса; 2 - нижняя часть корпуса; 3 - осадительные электроды; 4 -коронирующие электроды; 5 - электродвигатель с редуктором; 6 - сливной клапан;
7 - изоляционные плиты; 8 - вал электрофильтра; її - расстояние, на которое углубляется верхняя часть осадительных электродов в изоляционную плиту.
а
с
й=Пк)
АО
йг
рец
спрц=т
Рис. 2. Снижение энергозатрат на отопление за счет использования системы очистки рециркуляционного воздуха.
С- концентрация вредностей в воздушной среде животноводческого помещения;
СПДК - ПДК вредностей в животноводческом помещении; к - кратность воздухообмена;
Срец - концентрация вредностей в воздушной среде при очистке рециркуляционного воздуха; Спр ц - концентрация вредностей в воздушной среде при прямой циркуляции воздуха;
Q - энергозатраты на отопление животноводческого помещения;
Qрец- энергозатраты на отопление при очистке рециркуляционного воздуха;
О ц - энергозатраты на отопление при прямой циркуляции воздуха;
- снижение энергозатрат за счёт использования систем очистки рециркуляционного воздуха
Практический успех любого научно-технического достижения зависит в конечном счете от его экономической эффективности.
Внедрение данного электрофильтра приводит, с одной стороны, к увеличению основных фондов (затраты на приобретение электрофильтров, их монтаж и наладку), затрат труда (обслуживание систем электрофильтрации), а с другой - увеличению годового выпуска продукции (снижение падежа, повышение продуктивности скота и птицы; улучшение качества молодняка и т.д.), снижению энергозатрат (повышение эффективности работы теплообменного оборудования), улучшению условий труда обслуживающего персонала за счет снижения концентрации вредных веществ в воздушной среде производственных помещений, а также защите воздушного бассейна на территории животноводческих комплексов и предприятий.
Дальнейшее совершенствование уже разработанных аппаратов и устройств электроочистки и электрообеззараживания воздуха должно идти по пути увеличения удельной возду-хопроизводительности электрофильтров, повышения их эффективности, надежности и т.д.
Большой практический интерес представляет вопрос разработки аппаратов и установок для электроочистки воздуха от вредных газовых примесей (Н^; С02; СН и др.).
1.Государственная программа развития сельского хозяйства и ре-гулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 гг. Утверждена Правительством РФ от 14 июля 2007 г. № 446.
2.Направления, основные мероприятия и параметры приоритетного национального проекта "Развитие агропромышленного комплекса". Утверждены президиумом совета при
Выводы
Библиографический список
Президенте РФ по реализации приоритетных национальных проектов (протокол № 2 от 21 декабря 2005 г.).
З.Зоогигиенические нормативы для животноводческих объектов: Справочник/ Г.К.Волков, В.М.Репин, В.И. Большаков и др; Под ред. Г.К.Волкова.- М.: Агропромиздат, 1986.- 303 с.
4.Рекомендации по расчету и проектированию систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений с утилизацией теплоты выбросного воздуху. М: секция технологического проектирования Научно - технического совета Минсельхоза России 8 апреля 2004 г., протокол № 22.
5. Вестник УКЦ АПИК № 53 Воздушные фильтры и их классификация.
6.ГОСТ 30528-97. Системы вентиляционные. Фильтры воздушные. Типы и основные параметры. Дата введения 2002—01—01.
7.Возмилов, А.Г. Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве: Дис. .д-ра техн. наук: 05.20.02 / ЧИМЭСХ.- Челябинск, 1993.- 337 с.
Сведения об авторах
ФИо: Юркин Владимир Валерьевич;
Должность: студент;
место работы: ФГОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»;
Тел.: 8 (3452) 62-56-39;
E-mail: mosyn@rambler.ru
ФИо: Волков Василий Владиславович;
Должность: аспирант;
место работы: ФГОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»;
Тел.: 8 (3452) 62-56-39;
E-mail: mosyn@rambler.ru
ФИо: Жеребцов Борис Викторович;
Должность: преподаватель;
место работы: ФГОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»;
Тел.: 8 (3452) 62-56-39;
E-mail: mosyn@rambler.ru
ФИо: Андреев Леонид Николаевич;
Должность: доцент;
Ученая степень: кандидат технических наук;
место работы: ФГОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»;
Тел.: 8 (3452) 62-56-39;
E-mail: mosyn@rambler.ru
